电机与电气控制技术教案

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二、三相异步电动机工作原理:

定子三相对称绕组通入三相对称电流,产生同步转速旋转的气隙磁场。转子导体运动(相对磁场,磁场转速快)切割磁力线,产生感应电动势,进而产生电流。电流与气隙磁场的相互作用产生与转子转向相同的拖动转矩。电机从电网吸收电功率,经过气隙的耦合作用从轴上输出机械功率。 (一)三相交流电的旋转磁场 1.旋转磁场的产生

二极电动机旋转磁场的产生

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四极电动机旋转磁场

2.旋转磁场的转速

旋转磁场的转速为同步速

60f1n1?P3.旋转磁场的旋转方向

旋转磁场由超前相电流所在的相绕组轴线转向滞后相电流所在的相绕组轴线。改变电流相序,则旋转磁场改变方向。

4.三相合成磁场的性质:

1) 电流变化一个周期,即360电角度时,旋转磁场在空间上转过同样数值的电角度。

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2) 旋转磁场的转速为同步速

n1?60f1P3) 旋转磁场由超前相电流所在的相绕组轴线转向滞后相电流所在的相绕组轴线。 4) 改变电流相序,则旋转磁场改变方向。

总之,对称三相绕组通过对称三相电流,产生气隙旋转磁场。 (二)转子的转动 1.转子转动的原理

转子则切割磁力线而产生电流 (右手定电流I方向)

◆电流在磁场中切割磁力线而产 生力及力矩(左手定方向) ◆它与n0方向相同,使转子转动起来

◆在转子转动中,n比n0小 2.转子的转速 n、转差率s

S?n1?n

n1三、三相异步电动机的铭牌及主要系列。 1.型号 2.额定值

①额定功率PN: 电动机在额定情况下运行,由轴端输出的机械功率,单位为W,kW。 ②额定电压UN: 电动机在额定情况下运行,施加在定子绕组上的线电压,单位为V。 ③额定频率fN:50Hz。

④额定电流IN:电动机在额定电压、额定频率下轴端输出额定功率时,定子绕组的线电流,单位为A。⑤额定转速nN:电动机在额定电压、额定频率、轴端输出额定功率时,转子的转速,单位为r/min。 对于三相异步电动机,额定功率:

PN?3UNIN?Ncos?N

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第 15、16 课时

课题:

三相异步电动机的运行

教学目的和要求:

三相异步电动机负载与空载运行时相比较,掌握三相异步电动机负载运行时的各物理量变化。

重点与难点:

重点是空载与负载运行时的磁通势平衡方程式和电动势平衡方程式,。 难点是运行时的基本方程式,负载运行时转子各物理量与转差率的关系。

教学方法:

绘图说明,简单推正,结论分析。

预复习任务:

复习变压器空载与负载运行时的特性,预习本节内容,作比较分析。

一、三相异步电动机的空载运行

电动机空载运行是指电动机轴上没有带任何负载,故电动机的转速n非常接近旋转磁场的同步转速n1,n≈n1,即转子与旋转磁场相对转速接近于零,因此可认为E2≈0,则I2≈0,空载运行时,电动机定子空载电流I0近似等于励磁电流。其主要作用是产生三相旋转磁通势,同时也提供空载损耗,即定子绕组铜损、铁心损耗和转子的机械摩擦损耗等。

旋转磁场产生的电动机每极磁通Φm在定子绕组中产生的感应电动势:E1=-j4.44f1N1K1Φm

异步电动机定子电流产生的磁通中除主磁通Φm与定子绕组、转子绕组交链外,还有部分磁通仅与定子绕组交链而不进入转子磁路,这部分磁通称为定子漏磁通Φα1,它将在定子绕组中产生漏感电动势Ё表示为: Eα1=-jI0Xσ1

因为I0Xσ1<

由上式可知,当电源频率一定时,电动机的每极磁通Φm仅与外加电压U1成正比。一般情况,电源电压为额定值,所以每极磁通Φm基本是一恒定值,负载变化时,Φm也基本不变。

三相异步电动机空载运行时的电磁现象,电压平衡方程式与变压器基本相似,但变压器是静止的不存在机械摩擦损耗,也基本上不存在气隙。所以三相异步电动机的空载电流比变压器的空载电流大的多。在大、中型容量的异步电动机中,I0占额定电流的10%~35%;在小容量的电动机中,则占35%~50%,甚至60%。因此空载时,异步电动机的漏抗压降占额定电压的2%~5%,而变压器的漏抗压降不超过0.5%。

α1

用漏感抗压降

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